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通信热点聚焦:分组OTN技术解析

作者:angelazhang时间:2015-09-17浏览次数:1186

带宽飞速增长和业务的IP化是当前网络发展的两大核心驱动。各种高带宽数据业务的兴起及发展使得传送网由时分复用发展到了波分复用,波长速率由2.5G、10G发展到了100G,调度颗粒由M级别的VC发展到了G级别的ODUk。OTN技术兼具SDH和WDM技术的优点,提供了海量带宽、快速灵活的业务调度能力以及完善的OAM功能,在海量带宽时代已经成为多业务的基础传送平台,在干线、城域核心、汇聚层面得到了广泛的部署,随着大带宽OLT的下沉以及大颗粒专线业务的出现,紧凑型OTN已经部署到了接入层面。业务的IP化使得OTN在网络中的承载接口逐渐聚焦,OTN承载的主要业务为路由器之间的互联、固网宽带的OLT上行、分组化了的大颗粒专线等,这些业务的物理接口基本上为各种速率的以太网,如何高效地承载分组业务也就成为了OTN技术的新热点。


以上发展趋势给运营商带来了发展机遇,但带宽上去了,收入并没有显著增加,增量不增收的剪刀差是一直困扰运营商的问题。如何有效利用网络带宽,实现流量的精耕细作,提高管道的智能性,是运营商在“去电信化”大趋势下的核心关注点。


做为传送网络的基础平台,传统的OTN提供的是刚性的管道,对于带宽不满的分组业务承载效率较低。对分组业务传送进行有针对性的优化,在OTN上提供部分分组功能,可以事半功倍地提升整个承载网络的效率。例如,对于固网宽带上行业务,可根据端口带宽的利用情况,对于带宽较满的分组业务实现高效的透传,对于带宽利用率较低的分组业务则采用统计复用以提升承载效率。又如,核心路由器端口昂贵,在海量带宽的压力下不堪负荷,且绝大部分业务仅作简单的转发,对于这一部分业务可以在光层旁路(bypass),来提高整网效率。此外,随着移动互联网的发展,内容提供商的崛起,虚拟运营商的涌现,高附加值的专线业务逐渐成为运营商收入的重要来源,将专线直接承载在OTN上,既简化了网络层次,又加速业务开通时间,有助于运营商在竞争中占得先机。


因此,在OTN上增强分组功能已成为业界共识,目前主流设备商均已推出了覆盖网络各个层面的分组OTN设备。




在OTN上实现分组功能主要有两种类型,一种是现有OTN设备增加支持分组交换和处理的业务板卡,将分组交换矩阵构建在业务板卡上,分组交换仅能在板卡内进行;另一种是在OTN上支持集中的分组交换平面,可以实现跨业务板卡间的灵活分组交换。


板卡级分组OTN又有支线路分离和支线路合一两种方式,在支线路分离方式中,在板卡内部完成分组处理和交换后,将分组业务封装到ODUk或ODUflex后,再进入OTN交叉矩阵中进行交叉,在支线路合一方式中,板卡内部完成分组处理和交换后,将分组业务封装到OTUk后直接上线路传输。


前一种方式功能简单、成本也很低,因此主要用于紧凑型OTN设备,在城域汇聚接入层面得到了广泛的应用。支线路分离方式可以通过OTN交叉来实现一定的灵活性,并且可以在现网OTN设备上通过增加分组板卡的方式来平滑升级,在灵活的分组能力与保护现网投资之间取得了一个良好的平衡,是现网OTN演进到分组OTN的较好选择。


集中式分组OTN也有两种实现方式。采用双平面方式可以从现网OTN升级到分组OTN,但双平面方式在一款设备中同时采用了两个独立的交叉矩阵,资源浪费较大,成本和功耗都很高,而且升级时还需要更换交叉板,基本不具备网络部署价值。


通用信元交换方式是目前业界在实现分组OTN时的主流技术,各主流设备商的主打OTN产品都是基于此技术实现的,标准组织OIF的OPF(ODUk over Packet Fabric)协议也对其进行了标准的定义。在这种方式中,设备的核心是一个通用信元交换矩阵,ODUk、分组等各种类型的业务均在业务板卡中进行信元切片,之后信元进入通用信元交换矩阵,交换到线路侧板卡后,封装到OTUk上线路传输。采用这种技术的分组OTN设备可以实现大容量分组业务的灵活交换,并且实现100%分组到100%OTN的任意比例业务的交换,适合新建在OTN网络中部署。


在分组OTN应用中,采用分组和OTN业务混合线路板卡(见图1),将分组业务和OTN业务混合汇聚到同一块线路板卡中传输,可以显著提高OTN带宽利用率,并减少线路侧单板类型,简化运维。



采用分组和OTN业务混合线路板卡





分组OTN应用场景


分组OTN首先是一款OTN设备,可以覆盖传统OTN的所有应用场景,本文主要聚焦在OTN增强分组功能之后的应用,对于分组OTN的传统应用场景不再赘述。


前文已经提到分组OTN在固网宽带上行、路由器旁路、专线等业务承载上的优势,网络部署分组OTN后,如图2所示,运营商可根据业务需要,灵活选择业务的承载和传送方式。在骨干核心层,对于路由器互联业务,可以根据路由器的负载情况选择OTN透传或OTN分组处理来实现旁路功能。在核心和汇聚层,可根据宽带上网流量选择OTN透传或OTN分组处理来实现带宽收敛和端口转换。对于专线业务,可根据业务的等级、业务的颗粒、带宽利用情况等情况选择OTN透传或OTN分组处理。对于移动回传业务,可直接在OTN上透传,或采用OTN分组功能来与现网PTN/IPRAN/MSTP互联互通,实现业务的端到端性能保证。


总之,OTN做为传送网络的基础平台,主要实现多种业务的综合承载,引入分组处理功能以后,可对分组业务进行更加灵活高效的处理,从而提高了全网的效率。



分组OTN应用场景

分组OTN的演进和部署


不同的分组OTN技术在不同的网络应用层面各有所长,在新建或现网演进上也是各具优劣。


现网目前已经部署了大量的基于时隙交叉的OTN设备,通过在现网OTN上直接增加分组板卡的方式,可以平滑支持分组OTN功能。这种升级方式可以高效地支持路由器旁路、宽带上行等应用场景。对于新建的OTN网络,可以直接采用基于通用信元交换的OTN设备,未来有OTN上的分组需求时,可以直接增加分组板卡和混合线路板卡来升级到分组OTN,以支持未来涌现的各种分组应用场景。


对于新建的分组OTN网络,在骨干核心层,可直接采用基于通用信元交换的分组OTN设备,以提供大容量的分组处理能力,在边缘接入层,则可以采用板卡级的紧凑型分组OTN设备,以提供低成本低功耗的解决方案。



关键词: OTN 承载网 带宽

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